JP2660027B2 - 集積回路のバイアス供給回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、１つのバイアス回路で複数の機能ブロッ
クを共通に動作させる集積回路のバイアス供給回路を改
良したものである。

（従来の技術） 複数の機能ブロックを一体化した集積回路において、
バイアス回路，特に高性能のバイアス回路をブロックご
とに設けることは非常な素子数の増大を招く。そこで、
第３図に示すように、１つの電源回路（バイアス回路）
によって多数の機能ブロックに共通にバイアスを与える
集中バイアス方式が多く採用される。

第３図において、１はグランド（以下GNDという）パ
ッド２に対して電源電圧Vccの電位を保持する電源パッ
ド、３は電源パッド１及びGNDライン２間の電源電圧Vcc
によって、所定のバイアス電圧を発生するバイアス回
路、4,5はある一動作を行う回路を単位とした機能ブロ
ックである。電源パッド１は、電源電位を保持する電源
電位ライン６を各機能ブロック4,5に延出する。GNDパッ
ド２はGNDライン７を介してバイアス回路３に接地点電
位を与え、このバイアス回路３から更にGNDライン９を
各機能ブロック4,5に延出する。バイアス回路３は、電
源電位ライン６とGNDライン７間に与えられる電源電圧
によってバイアス電圧を発生し、この電圧はバイアス電
位ライン８を通して導出する。これにより、各機能ブロ
ック4,5に、電源電圧Vccとバイアス電圧を供給してい
る。

第４図はこのような方式を採用する集積回路の一例
を、具体的に示す回路図である。同図中、第３図と同一
要素には同じ符号を付す。第４図において、機能ブロッ
ク４は、トランジスタQ2,Q3,抵抗ＲE1,RE2及び負荷L2,L
3にて構成し、機能ブロック５は、トランジスタQ4,Q5,
抵抗ＲE3,RE4及び負荷L4,負荷抵抗R1,R2にて構成する。
バイアス回路３は、トランジスタQ1のエミッタよりＶB1
なるバイアス電圧を発生し、この電圧ＶB1をバイアス電
位ライン８とGNDライン９間に導出して前記各トランジ
スタQ2,Q3,Q4,Q5のベースに印加する。これにより、各
トランジスタQ2〜Q5は、それぞれ負荷L2〜L4及び負荷抵
抗R1,R2に所定の動作電流を与えている。

上記構成によれば、各機能ブロック4,5は、電源電位
ライン６とGNDライン９間で電源電圧Vccが、バイアス電
位ライン８とGNDライン９間でバイアス電圧が与えら
れ、GNDライン９を共有している。

しかしながら、上記のごとく、GNDライン９を電源電
位ライン６とバイアス電位ライン８で共有すると、例え
ば機能ブロック４の各トランジスタ素子に流れる信号電
流が大きいときに、この信号電流がGNDライン９に流れ
込み、GNDライン９の電位を変動させる。このため、機
能ブロック５における各トランジスタQ4,Q5のベース・
エミッタ間電圧がGNDライン９の電位変動による変調を
受け、これにより、信号歪，信号間干渉，信号対雑音比
（S/N）悪化等の弊害を招く。また、機能ブロック５の
信号電流が大きい場合は上記と逆になる。

そこで、バイアス電圧を高くし、GNDライン９に漏込
んだ電流による影響を軽減することが考えられる。しか
し、このようなバイアス電圧を高くする方法は、以下に
説明するように、ダイナミックレンジを小さくしてしま
う。

今、第４図の回路において、抵抗R2の両端（端子P1,P
2間とする）に、V2という一定の信号電圧を得るとす
る。このとき、抵抗R2に流れる電流をI4として、 V2＝I4・R2 … となる。

I4は、バイアス電圧ＶB1と抵抗ＲE4によって定まるた
め、 で表わされる。ここに、ＶBE5はトランジスタQ5のベー
ス・エミッタ間電圧である。

よって、式は、 と書替えことができる。

次に、GNDライン９の電位が△Ｖだけ変動した場合、
式は、 となる。式は、GNDライン９の電位変動による信号電
圧V2への影響が、抵抗R2とＲE4の比に比例して大きくな
ることを示している。ところで、R2とＲE4の比は、大き
くするほどダイナミックレンジを広げる。したがって、
従来のバイアス供給方式は、ダイナミックレンジを広げ
ることと、GNDライン電位変動の影響を軽減するという
ことが相反していた。

尚、異なる極性で電源電圧をかければ、電流が流れ込
む電源ライン側の電位が変動して、上記と同様の問題が
起きる。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、各機能ブロック間でバイアス回路
を共通にすると、１つの機能ブロックよりGNDラインに
信号電流が漏込んだとき、GNDラインの電位が変動し、
各機能ブロック間での信号干渉，信号歪み,S/Nの悪化等
の問題が発生する虞れがあった。

しかし、このGND電位変動の影響を小さくする設計を
行うと、ダイナミックレンジを狭めてしまうという相反
する問題があった。

この発明は上記問題点を除去し、GNDラインや電源ラ
インの電位変動による影響を無くし、ダイナミックレン
ジを広くとれるようにした集積回路のバイアス供給回路
の提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、バイアス回路からバイアスラインを介し
てバイアス電圧が供給される複数の機能ブロックと、前
記各機能ブロックは、基準電位の電極パッド部またはそ
の近傍から分岐した複数の経路によって前記各機能ブロ
ック共通に主たる第１の基準電位を供給する第１の基準
電位ラインと、前記第１の基準電位ラインとは前記電力
パッド部またはその近傍で電気的に接続し分岐した複数
の経路によって前記各機能ブロック共通に第２の基準電
位を供給する第２の基準電位ラインとからなる２系統の
基準電位ラインによって、夫々第１及び第２の基準電位
が供給され、前記バイアス回路は、前記第２の基準電位
ラインの第２の基準電位を基準としてバイアス電圧を発
生させ、該バイアス電圧をバイアスラインで各機能ブロ
ックに配給し、前記各機能ブロックは、前記バイアスラ
インと前記第２の基準電位ライン間の差電圧を基に、こ
の差電圧に応じた電圧を自機能ブロック内の前記第１の
基準電位ラインの第１の基準電位を基準に作り直して自
機能ブロック内に供給するバイアス供給手段を夫々具備
してなることを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、各機能ブロック専用に設け
られた基準電位ライン（第１の基準電位ライン）は、独
立に分岐し、各機能ブロック間の分離度を各段と高め
る。また、第２のグランドラインは、各第１のグランド
ラインとは独立であり、しかもバイアス供給手段の基準
電位を与えているので、自ら電位変動を起こすことがな
い。したがって、バイアス供給手段はバイアス回路から
の電圧を正しく機能ブロックに供給し、信号電流の大き
な機能ブロックにおける第１のグランドラインの変動
を、別の機能ブロックにおける第１のグランドラインに
与えない。

（実施例） 以下、この発明を図示の実施例によって説明する。

第１図はこの発明に係る集積回路のバイアス供給回路
の一実施例を示す回路図である。

第１図において、11は正の電源電圧Vccを保持する電
源パッド、12は接地点レベルを保持するGNDパッド、13
はバイアス回路である。

電源パッド11は、各機能ブロック14,15に対する電源
電位ライン16を延出する。GNDパッド12は、各機能ブロ
ック14,15ごと独立に分岐したGNDライン20,21を延出す
ると共に、GNDパッド12は、GNDライン17でバイアス回路
13に接地点電位を与え、このバイアス回路13より更にGN
Dライン19を延出する。また、バイアス回路13は、トラ
ンジスタQ11のエミッタよりバイアス電位ライン18を延
出し、前記GNDライン19との間にバイアス電圧ＶB1を発
生する。

しかして、電源電位ライン16とGNDライン20の間に
は、トランジスタQ12,負荷L11及びトランジスタQ12のエ
ミッタ抵抗ＲE15を構成要素とする機能ブロック14と、
トランジスタQ21〜Q24及び抵抗R13,R14にて構成される
バイアス供給手段22を形成する。

バイアス供給手段22は、トランジスタQ21のベースに
バイアス電位ライン18を接続し、トランジスタQ21のコ
レクタを、トランジスタQ22,Q23を介してトランジスタQ
24のコレクタに接続する。トランジスタQ22とQ23はカレ
ントミラーを構成し、コレクタ・ベース間を接続した前
記トランジスタQ24のベースにバイアス電位ライン18の
供給する電位と等しい電位を折返す。そしてこのトラン
ジスタQ24のベースをトランジスタQ12のベースに接続す
る。これによって、機能ブロック14にバイアス電圧ＶB1
を供給する。尚、トランジスタQ21のエミッタとGNDライ
ン19間には抵抗R13を接続し、トランジスタQ24のエミッ
タとGNDライン20間には抵抗R14を接続する。

また、電源電位ライン16とGNDライン21の間には、ト
ランジスタQ13,Q14,負荷L12,負荷抵抗R11,R12及びトラ
ンジスタQ13,Q14のエミッタ抵抗ＲE6,RE7を構成要素と
する機能ブロック15と、トランジスタQ31〜Q34及び抵抗
R15,R16にて構成されるバイアス供給手段23を形成す
る。

上記バイアス供給手段23も、前記したバイアス供給手
段22と同様の構成をしており、トランジスタQ31のベー
スにバイアス電位ライン18を接続し、そのベース電位を
カレントミラートランジスタQ32,Q33を介してトランジ
スタQ34のベースに折返す。トランジスタQ34のベース
は、機能ブロック15における各トランジスタQ13,Q14の
ベースに接続する。

上記構成によるバイアス供給回路で、各電位ラインだ
けを示すと、第２図のようになる。第２図において、第
１図と同一の要素には同じ符号を付す。この第２図と第
３図を比較すると、GNDパッド12よりGNDライン20,21を
各機能ブロック14,15ごとに独立に引出している点が異
なる。このような関係は、GNDライン20,21とGNDライン1
9との関係も同じである。

例えば、トランジスタQ31は、バイアス回路13からの
ＶB1によって一定のコレクタ電流（バイアス電流）を流
すが、このコレクタ電流は、カレントミラートランジス
タQ32,Q33によって折返され、トランジスタQ34のコレク
タに流れる。この場合、トランジスタQ34は、トランジ
スタQ13とQ14に対してカレントミラーを成すので、トラ
ンジスタQ13,Q14のコレクタには、ミラー比に応じた正
確な電流が流れる。

この時、機能ブロック14における信号電流が大きくな
って、GNDライン20のインピーダンスによって、GNDライ
ン20の電位が変動したとする。このような場合でも、機
能ブロック15内でのトランジスタQ13,Q14は、カレント
ミラートランジスタQ32〜34によって折返されるトラン
ジスタQ31からのコレクタ電流のみを与えられ、GNDライ
ン20の変動による影響をうけることがない。

こうして、この発明のバイアス供給方式を用いれば、
機能ブロック14,15は、信号干渉等の電気的な分離度の
高いGNDライン20,21（第１のGNDライン）を持つことに
なり、バイアス電圧は、バイアス電圧供給手段22,23を
介して電源電圧Vccとは完全に独立して供給される。こ
れにより、電源電圧供給ライン（電源電位ラインとGND
ライン）や、バイアス供給ライン（バイアス電位ライン
とGNDライン）を介しての機能ブロック間の干渉が避け
られ、各ブロックが完全に分離したシステムを構築する
ことができる。

また、抵抗R12とＲE7の比を大きくすることができ、
接地点電位の変動を考慮してダイナミックレンジが制約
されるということがない。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、電源電圧供給
ラインとバイアス電圧供給ラインを完全に分離すること
ができるため、機能ブロック間の信号干渉や漏込み或い
はS/Nを向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る集積回路のバイアス供給回路の
一実施例を示す回路図、第２図は第１図の実施例におけ
る各基準電位ラインだけを示す概略図、第３図は従来の
基準電位ラインの配線系統を示す概略図、第４図は第３
図に基づく従来のバイアス供給回路の一例を示す回路図
である。 11……電源パッド、12……グランドパッド、13……バイ
アス回路、14,15……機能ブロック、16……電源電位ラ
イン、18……バイアス電位ライン、19……（第２の）グ
ランドライン、20,21……（第１のグランドライン）、2
2,23……バイアス供給手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バイアス回路からバイアスラインを介して
   バイアス電圧が供給される複数の機能ブロックと、 前記各機能ブロックは、基準電位の電極パッド部または
   その近傍から分岐した複数の経路によって前記各機能ブ
   ロック共通に主たる第１の基準電位を供給する第１の基
   準電位ラインと、前記第１の基準電位ラインとは前記電
   力パッド部またはその近傍で電気的に接続し分岐した複
   数の経路によって前記各機能ブロック共通に第２の基準
   電位を供給する第２の基準電位ラインとからなる２系統
   の基準電位ラインによって、夫々第１及び第２の基準電
   位が供給され、 前記バイアス回路は、前記第２の基準電位ラインの第２
   の基準電位を基準としてバイアス電圧を発生させ、該バ
   イアス電圧をバイアスラインで各機能ブロックに配給
   し、 前記各機能ブロックは、前記バイアスラインと前記第２
   の基準電位ライン間の差電圧を基に、この差電圧に応じ
   た電圧を自機能ブロック内の前記第１の基準電位ライン
   の第１の基準電位を基準に作り直して自機能ブロック内
   に供給するバイアス供給手段を夫々具備してなることを
   特徴とする集積回路のバイアス供給回路。